调控飞蝗卵黄发生和卵发育的G蛋白偶联受体

昆虫具有强大的生殖力，单头雌性成虫可产卵数百至数千粒。卵黄发生（vitellogenesis）是昆虫生殖的一个标志性事件；在这个过程中，卵黄原蛋白（vitellogenin）在脂肪体中合成，分泌至血淋巴并由血淋巴运输到卵巢，最终被发育中的卵母细胞吸收储存。卵黄原蛋白不但是卵发育成熟所必需的蛋白源，也是产卵之后胚胎发育的主要营养物质。在许多昆虫中，卵黄发生受保幼激素（juvenile hormone）调控。在脂肪体中，保幼激素通过其核受体复合体Met/Taiman调控下游基因的转录，进而促进卵黄原蛋白的大量合成。在卵巢中，保幼激素可能通过膜受体和膜信号转导，开启卵泡细胞间的通道（patency），促进卵黄原蛋白穿过卵泡细胞层到达卵母细胞。但是，保幼激素的膜受体及其信号通路尚未得到鉴定。

G蛋白偶联受体（GPCR）是生物体内最大的细胞膜受体蛋白家族，介导胞外内分泌调控信号进入胞内引发特定的生理响应，参与调控昆虫行为、生长发育、生殖等多种生理进程，也被视为潜在保幼激素膜受体。

为了鉴定在昆虫卵黄发生和卵发育中发挥关键作用的GPCR，该论文以具有无滋式卵巢并由保幼激素调控生殖的飞蝗为研究对象，通过基因组比对和转录组分析鉴定了在飞蝗卵巢中表达的22个GPCR，qRT-PCR和Western blot结果表明，LGR4、OR-A1、OR-A2、Mthl1、Mthl5和Smo在卵黄发生期的卵巢中高表达，mAChR-C在脂肪体中高表达，Oct/TyrR、OARβ、AdoR和ADGRA3则主要在脑中高表达。RNAi筛查发现，LGR4和Oct/TyrR参与调控脂肪体中卵黄原蛋白的合成，OR-A1、OR-A2、mAChR-C和CirlL调控卵黄原蛋白在卵巢中的运输和卵母细胞的摄取。该研究为鉴定保幼激素膜受体和膜信号提供了重要信息，也为进一步解析昆虫卵黄发生和卵发育的分子调控机制提供了新线索。

原文信息

Zheng, H. Y., Zeng, B. J., Shang, T. T. and Zhou, S. T. (2021) Identification of G protein-coupled receptors required for vitellogenesis andegg development in an insect with panoistic ovary. Insect Science, 28(4), 1005–1017.

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